研究人员开发了一种新方法，利用非磁性材料中拓扑能带的量子几何学，根据电子的手性（一种与其自旋相关的属性）来分离电子。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，为新型电子设备铺平了道路，这些设备无需磁场即可控制电子流动，而磁场通常是此类控制所必需的。

该团队（其成员未在提供的摘要中提及）用三臂几何结构的单晶钯镓 (PdGa) 制造了器件。这些器件表现出非线性霍尔效应，这是一种电流与施加电压不成正比的现象，这是由于量子几何学引起的 chiral 费米子的反常速度所致。这导致具有相反反常速度的横向 chiral 电流在空间上分离到器件的外部臂中。

“这允许具有相反费米子手性的电流在真实空间中分离，”研究作者写道，“我们通过观察它们在没有任何磁场的情况下发生的量子干涉来证明了这一点。”

拓扑半金属是本研究中使用的材料，它在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。传统上，控制这些系统中的 chiral 费米子传输需要强磁场或磁性掺杂剂来抑制不需要的传输，并在具有不同陈数（一种与电子量子力学相位相关的拓扑属性）的状态的占据率中产生不平衡。这种新方法利用拓扑能带的量子几何学，通过手性将费米子过滤到不同的陈数极化状态，从而提供了一种更有效且可能更节能的方法。

这项研究的意义在于开发先进的电子和自旋电子器件。通过在没有磁场的情况下根据电子的手性分离电子，就有可能创造新型传感器、开关和其他电子元件。此外，分离的 chiral 电流还携带符号相反的轨道磁化强度，从而为在纳米尺度上操纵磁性提供了可能性。

研究人员表示，未来的工作将侧重于优化器件设计，并探索具有类似拓扑特性的其他材料，以进一步提高这种 chiral 费米子阀的性能并扩大其适用性。这项技术中磁场的缺失可能会带来更小、更快、更节能的电子设备。